Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

Огнеупоры в металлургии: материалы и технологии В середине ноября в Москве состоялось знаковое событие для российских и зарубежных металлургов — 13-я Международная специализированная выставка «Металл-Экспо ’2007». Это крупнейший металлургический форум стран СНГ и Восточной Европы, в котором приняли участие свыше 700 компаний из 32 стран мира. За четыре дня работы его посетили более 30 тыс. специалистов металлургии и машиностроения, транспорта и логистики, металлообработки и металлосервиса. «Металл-Экспо» обеспечивает диалог между производителями и потребителями продукции металлургии, позволяет делать более эффективные инновационные шаги в развитии отрасли. На этот раз была усилена часть выставки, представлявшая новые технологии и инженерные решения. Форум предоставил возможность познакомиться с самыми современными разработками отечественных и зарубежных компаний. В их числе следует отметить и новые решения в области производства огнеупоров для металлургических агрегатов. Материалы для кладки печей Боровичский комбинат огнеупоров (ОАО «БКО», г. Боровичи, Новгородская обл.) в качестве новинки представил на выставке моноблочные шамотные изделия марки ШСУ-33 размерами 1000і400і300 мм, предназначенные для кладки дна стекловаренных печей. На сегодняшний день ОАО «БКО» является единственным предприятием на территории СНГ, выпускающим такую продукцию. Раньше изготовлением подобных моноблоков занимался Подольский огнеупорный завод, но в связи с отсутствием поблизости месторождений огнеупорных глин производство шамотных изделий на нем было остановлено. Завод же в Боровичах, построенный в 1857 г. вблизи Боровичско-Любытинского месторождения каолинов шведским ученым и промышленником Эммануилом Нобелем (отцом основателя Нобелевской премии Альфреда Нобеля) до сих пор располагает значительными запасами высококачественного сырья для производства огнеупоров, содержащего до 45% огнеупорной глины. Алюмосиликатные моноблоки для кладки дна стекловаренных печей ШСУ-33, -36 и -40 формуются с усилием 5000 тс на электромеханическом прессе германского производства. Предел прочности моноблоков при сжатии составляет соответственно 25, 30 и 50 Н/мм2. Дополнительная линейная усадка при температуре 1400 °С не превышает 0,4%. Температура начала размягчения — не менее 1450 °С. Интересной продукцией ОАО «БКО» являются легковесные теплоизоляционные изделия марок ШЛК, ШЛ и МЛЛ. Легковесные шамотные огнеупоры марки ШЛ-1,3 изготавливаются по разработанной комбинатом технологии пластического формования с применением в качестве выгорающей добавки вспененного полистирола. Использование пенополистирола позволяет получать изделия с оптимальной пористостью и улучшенными (по сравнению с требуемыми по ГОСТ 5040-96) термомеханическими и теплоизоляционными свойствами. Изделия марки ШЛ-1,3 плотностью 1,24 г/см3 имеют теплопроводность при 320 и 650 °С соответственно 0,34 и 0,48 Вт/(м•К), дополнительная усадка при температуре обжига 1300 °С составляет не более 1%, предел прочности при сжатии — 10,2 МПа. Теплоизоляционные изделия с такой прочностью можно использовать в несущих конструкциях и в рабочем слое кладки печи. Легковесные конструкционные изделия ШЛК, предназначенные для кладки наружного теплоизоляционного слоя элементов печи, изготавливаются различной формы способом полусухого прессования. Изделия выпускаются четырех марок: ШЛК-1,3-13, -1,3-10, -1-8 и -0,9-7, которые имеют предел прочности при сжатии от 13 до 7 Н/мм2, теплопроводность при температуре 650 °С 0,9–0,55 Вт/(м•К), плотность — от 1,3 до 0,9 г/см3. Температура деформации под нагрузкой 0,05 Н/мм2 составляет 1320–1240 °С. Остаточные изменения размеров изделий ШЛК при повторном нагреве до 1300 °С не превышают 1%. Огнеупоры марки МЛЛ-1,3, выпускаемые заводом на основе муллитовой массы, имеют плотность 1,2 г/см3, теплопроводность (при 350 °С) 0,48 Вт/(м•К) и отличаются от шамотных увеличенным пределом прочности при сжатии (16,1 Н/мм2) и более высокой температурой деформации (1550 °С под нагрузкой 0,05 Н/мм2). По физико-химическим свойствам и геометрической точности огнеупорные изделия Боровичского комбината, ассортимент которых включает 34 наименования и более 2500 типоразмеров, соответствуют требованиям европейских стандартов. Это позволяет предприятию экспортировать свою продукцию в Германию (например, ее охотно покупает транснациональная компания «Билкингтон»). В России огнеупорные изделия ОАО «БКО» стоят дешевле европейских аналогов в 2–3 раза и дороже китайских примерно на 20%. Целый ряд новых огнеупорных изделий представил Первоуральский динасовый завод (г. Первоуральск, Свердловская обл.). Для изготовления горелочных камней нагревательных печей прокатного производства, использующего для задания направления газовой струи факельные горелки, предприятие выпускает изделия из муллитового виброналивного бетона марки МЛВБ, значительно превосходящие шамотные по термостойкости и сроку службы. Изделия марки МЛВБ содержат 73% Al2О3, имеют предел прочности при сжатии 146–173 Н/мм2, дополнительное удлинение при 1550 °С не более 0,1%, температуру начала размягчения 1650 °С. Теплопроводность огнеупоров при 800 °С составляет 0,2 Вт/(м•К), термостойкость при нагреве до 1300 °С — не менее 20 водяных теплосмен. Детали из муллитового виброналивного бетона стоят 25–35 тыс. руб/т и могут использоваться при изготовлении варочной части стекловаренной печи. Срок службы деталей МЛВБ составляет, в зависимости от условий эксплуатации, от нескольких месяцев до нескольких лет. (Для сравнения: шамотные аналоги стоят 3–5 тыс. руб/т и служат от нескольких дней до недель.) Материалы для сталеразливочных ковшей Для футеровки сталеразливочных ковшей, нагревательных печей и других тепловых агрегатов вместо традиционно применяемых изделий марок МКС-72 и МЛС-62 Первоуральский динасовый завод предлагает использовать муллитокорундовые термостойкие плотные изделия марки МКТП-85. Эта продукция производится по технологии керамобетонов с использованием в качестве связки высококонцентрированной вяжущей суспензии боксита, содержащей частицы с зернами размером около 5 мкм. Благодаря содержанию 85% Al2O3 огнеупорные свойства таких изделий сохраняются при температуре более 1730 °С. Детали марки МКТП-85 имеют предел прочности при сжатии 104 Н/мм2, теплопроводность 0,35 Вт/(м•К), температуру начала размягчения 1550 °С, термостойкость при нагреве до 1300 °С не менее 20 водяных теплосмен. Стоят изделия примерно 20–25 тыс. руб/т. Новейшей разработкой Первоуральского завода являются корундовые виброуплотненные бетонные донные продувочные узлы с акустическим резонатором, предназначенные для сталеразливочных ковшей. Инертный продувочный газ (аргон), подаваемый через сопло встроенного акустического резонатора, разбивается на мелкие пузырьки. Проходя через жидкий металл с определенной частотой, они уносят с собой наружу содержавшиеся в расплаве кислород, азот и другие неметаллические включения. Благодаря этому достигается высокая степень очистки металла. Традиционные методы продувки, по данным специалистов предприятия, не обеспечивают подобной эффективности. Донные продувочные узлы содержат 90% Al2О3 (массовая доля на прокаленное вещество), обладают пределом прочности 50 Н/мм2 и температурой деформации под нагрузкой не менее 1650 °С. Новинкой Семилукского огнеупорного завода (г. Семилуки, Воронежская обл.) в 2007 г. стали корундо-углеродистые плиты для шиберных затворов сталеразливочных ковшей марки КУГЦП и шамотные бетонные теплоизоляционные смеси СШБТ. Плиты для шиберных затворов КУГЦП, в отличие от ранее выпускаемых марок ПУГП-76 и КУГП-76, содержат в своем составе 5–6% диоксида циркония (ZrO2). Как следствие, они обладают повышенными прочностными характеристиками и стойко выдерживают две плавки. Плиты имеют предел прочности при сжатии 75–85 Н/мм2 и предел прочности при изгибе 15 Н/мм2. Шамотные бетонные теплоизоляционные смеси СШБТ предназначены для бесшовной футеровки тех участков печных агрегатов, где применение формованных изделий вызывает серьезные затруднения. Завод выпускает шесть марок таких смесей: СШБТ-1,5; -1,3; -1; -0,9; -08 и -0,7. После нанесения смеси образуют футеровку плотностью (спустя 5 часов нахождения при температуре 800 °С) от 1,55 до 0,65 г/см3, обладающую теплопроводностью 0,6–0,2 Вт/(м•К). Смеси рассчитаны на эксплуатацию при рабочей температуре в печи от 1400 до 1000 °С, при которой остаточное изменение размеров полученной футеровки не превышает 1%. Предел прочности бесшовной футеровки при сжатии (после 5 часов при 1250 °С), в зависимости от марки смеси, составляет от 10 до 1 Н/мм2. Сухие смеси для промковшей На стенде РУП «Белорусский металлургический завод» (г. Жлобин, Беларусь) специалисты ознакомились с современной технологией футеровки промежуточных ковшей сухими самоспекающимися смесями. Такая технология применяется в сталеплавильном производстве белорусскими и финскими металлургическими компаниями. По данной методике сухой смесью заполняют пространство между шаблоном и арматурной футеровкой промковша. При этом ее спекание и набор прочности происходят под воздействием тепла арматурного слоя (150–400 °С), которое сохраняется в нем после сушки или удаления остатков металла в течение достаточно продолжительного времени. По сравнению с традиционной эта технология имеет существенные преимущества. Так, перед высокотемпературным разогревом не нужно проводить предварительную сушку промковша, что значительно снижает расход энергоносителей, В то же время после удаления остатков металла не требуется времени на остывание арматурного слоя футеровки, что позволяет быстрее производить подготовку ковша к работе. В результате сокращается парк промковшей. Благодаря меньшим колебаниям температуры арматурной футеровки увеличивается срок ее службы. В связи с отсутствием в рабочем слое футеровки воды, из него в процессе разливки в расплав не выделяется водород. Кроме того, исключается риск возникновения аварийных ситуаций, связанных с некачественной сушкой торкрет-слоя, немаловероятных при использовании традиционных способов торкретирования. Для реализации данной технологии РУП «БМЗ» предлагает применять сухие самоспекающиеся смеси «Рантал Маг СТ» и «Рантал Маг СТ 80», не требующие воды для затворения. Смеси имеют максимальную рабочую температуру 1600 °С, плотность при 1450 °С (через 2 часа) 1,9 г/см3, зерновой состав 0–3 мм и расход 1700 кг/м3. Смесь «Рантал Маг СТ», содержащая 40% MgO и 46% SiO2, после 2-часовой выдержки при температуре 1450 °С имеет прочность при сжатии 4 Н/мм2 и изменяет линейные размеры на 0,7%. «Рантал Маг СТ 80» (81% MgO и 10% SiO2) при таких же условиях имеет предел прочности при сжатии 10 Н/мм2 и изменяет линейные размеры на 2%. Уплотнения для заделки швов ЗАО «Росметаллкомплект» (г. Санкт-Петербург) в качестве новинки представило на выставке пластины «Пластогнеупор-ПС», предназначенные для сопряжения различных огнеупорных элементов, используемых при футеровке металлургических конструкций. Пластичный огнеупорный материал «Пластогнеупор-ПС», запатентованный как изобретение, содержит в своем составе 32% Al2O3, 36% MgO, 4% SiO2, 3% Na2O+K2O, 2,2% B2O3 и 18% органических соединений. Плотность материала составляет 2,1 г/см3, прочность при растяжении — 0,7 МПа, температура начала размягчения и окончательного плавления — соответственно 1620 и 1850 °С. Применение пластин для заполнения швов футеровки свода мартеновской печи позволяет уменьшить теплопотери и увеличить производительность агрегата, минимизировать вероятность появления сквозных щелей. Одновременно это дает возможность защитить детали устройства для подвески распорно-подвесного свода от подгорания, снижает нагрузки на кирпичи (за счет пластичности установленных между ними пластин) и уменьшает образование сколов и трещин. Наконец, использование таких пластин обеспечивает увеличение срока эксплуатации свода. (Отметим, что одним из недостатков применения стальных пластин являлось их быстрое окисление. В результате свод зачастую не выдерживал даже двух серий плавок, и печь приходилось останавливать в аварийном режиме для проведения ремонта.) При использовании нового материала в качестве заделки швов футеровки сталеразливочного ковша исключается попадание в швы шлака и металла, компенсируются температурные расширения футеровки, уменьшается трещинообразование. При заливке металла горизонтальные швы свариваются на глубину не менее 10 мм от рабочей поверхности. При охлаждении футеровки до температуры 800 °С и новой заливке металла ее рабочие свойства сохраняются в течение не менее 150 термосмен, а при охлаждении до 20 °С и новом запуске в работу — не менее 30 термосмен. Вертикальные пластины «Пластогнеупор-ПС» (размерами 308і200і1,5 мм) имеют клейкую полосу (с защитной пленкой), с помощью которой они фиксируются на боковой стороне ковша. Горизонтальные пластины (300і150і1,5 мм) укладываются в горизонтальные швы по всей поверхности ряда. Изделия, предназначенные для установок внепечного вакуумирования стали, выпускаются в виде сегментных пластин, которые укладываются в качестве уплотнителя как во фланцевые соединения элементов вакууматора, так и в его рабочую футеровку. Кроме уменьшения теплопотерь, компенсации температурных расширений и повышения стойкости газохода, патрубков и футеровки вакуумной камеры, уплотнительные пластины обеспечивают высокую герметичность фланцевых соединений вакууматора без проваривания. Стоят «Пластогнеупор-ПС» около 100 руб/кг. Из нового материала ЗАО «Росметаллкомплект» изготавливает также уплотнительные вставки для сухой сборки элементов сифонной проводки (разливки стали) и узла разливки стальковша, а также уплотнительные оболочки ковшевого стакана. Применение для герметизации стыков сифонной проводки уплотнительных вставок «Пластогнеупор-ПС» взамен мертеля (жидкого огнеупорного материала, наносимого вручную) позволяет уменьшить количество неметаллических включений в слитке и исключает вероятность прорыва металла в местах соединения элементов. Параллельно использование вставок дает возможность отказаться от сушки поддона, уменьшает трудоемкость сборки проводки (особенно в зимний период) и улучшает санитарно-гигиенические условия производства. Сборка узла разливки стальковша с применением вместо мертеля вставок «Пластогнеупор-ПС» позволяет выполнять монтаж при температуре от -30 до +200 °С и увеличивает стойкость ковшевого стакана до трех плавок. Помимо этого, становится возможным производить свободное извлечение ковшевого стакана, требующего замены (без применения отбойного молотка и с сохранением целостности гнездового блока). Горизонтальная замена отработавшего стакана осуществляется с помощью клещей, вертикальная — простейшим манипулятором. Для облегчения демонтажа уплотнительные вставки и оболочки изготавливают с антиадгезионным покрытием. Технология сухой сборки узла разливки исключает попадание в шов шлака и металла, обеспечивает заполнение шва соединения при разогреве ковша. Наконец, такая методика компенсирует до 60% (от начальной толщины шва) температурных расширений сопрягаемых элементов. Александр Пуховский, фото Александра Ануфриенко